DE2313563B2

DE2313563B2 - Verfahren zur Entfernung von Schadaromen bei der kontinuierlichen Behandlung von Kakaomassen

Info

Publication number: DE2313563B2
Application number: DE2313563A
Authority: DE
Inventors: Armin 6056 Heusenstamm Schmitt
Original assignee: Maschinenfabrik Js Petzholdt 6000 Frankfurt
Current assignee: Maschinenfabrik Js Petzholdt 6000 Frankfurt
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1978-07-27
Also published as: NL7403406A; SU582742A3; IT1005666B; JPS595259B2; ES424406A1; DE2313563A1; BE812298A; FR2222020B1; DE2313563C3; FR2222020A1; NL178387B; JPS5035204A; ATA226974A; US3985607A; YU72474A; CH587020A5; AT334183B; YU40102B; NL178387C; GB1461454A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schadaromen bei der kontinuierlichen Behandlung von Kakaomassen unter Anwendung einer Dünnschichtausbreitung der Zuschußwasser aufweisenden Masse, wobei die Schadaromen unter ständiger mechanischer Störung der Dünnschicht aus dieser ausgetragen werden.

Beim Rösten von Kakao entstehen neben der gewünschten Aromenentwicklung gleichzeitig auch unerwünschte Geschmacks- und Aromenbestandteile, die zur Erzielung eines geschmacklich hochwertigen Produktes, wie Schokoladenmasse und Kakaobutter, durch geeignete Einrichtungen und Verfahren wieder entfernt werden müssen.

Bekannte Verfahren dieser Art sind bei der Schokoladenfertigung das sogenannte Conchieren (siehe Finke, Handbuch der Kakaoerzeugnisse, 2. Auflage 1965, Seiten 220,221) und bei der Kakaobutter-Herstellung das sogenannte Desodorieren.

Der prozentuale Wassergehalt der Kükaomasse spielt nun sowohl beim Röstprozeß, als auch bei den anschließenden Behandlungsstufen bei der Geschmacksentwicklung eine entscheidende Rolle. Während beim Röstprozeß der Wassergehalt der Kakaomasse einen bestimmten Prozentbetrag nicht übersteigen soll — um die Bildung unerwünschter Aromenbestandteile zu vermeiden —, ist bei den anschließenden Behandlungsstufen ein höherer Wassergehalt der gerösteten Kakaomasse gewissermaßen als Schleppmittel zum Austreiben der unerwünschten Geschmacksund Aromenbestandteile erwünscht.

Andererseits ist ein überhöhter Wassergehalt der Kakaomasse mit einem starken Anstieg der Viskosität verbunden, der die anschließenden Behandlungsstufen (Mischen, Walzen und Conchieren) insofern erschwert, als die Energieaufnahme überproportional ansteigt bzw. die Durchsatzleistung oder die Chargenzeit erheblich negativ beeinflußt werden.

Obgleich durch Versuche und den Röstprozeß bekannt ist, daß mit dem Wasser und entsprechender Behandlung (Rösten, Belüften) Aromen überhaupt entfernt werden können, und zwar so weit, daß auch das gewünschte Kakaoaroma an Intensität verliert, so ist es in der Praxis noch nicht unternommen worden, bewußt nach dem Rösten Wasser zuzusetzen, und zwar vermutlich deshalb nicht, weil man befürchtete, den wetteren Energieaufwand unangemessen zu erhöhen und weil es nicht gelungen ist, das Wasser durch

einfaches Rühren in der Masse zu verteilen.

Ein nach der DT-OS 16 92 389 vorbekanntes Verfahren geht aus von Schokolade- und Überzugmassen, bei denen sich alle Bestandteile für die endgültige Zusammensetzung in flüssigem Zustand befinden, d. h. auch die Zucker- oder Süßstoffkomponente.

Um diese Zucker- bzw. Süßstoffkomponente gemäß ihrem erforderlichen prozentualen Gewichtsanteil an der Gesamtmasse in Lösung zu bringen, ist ein

ίο entsprechend hoher Anteil von Lösungsmittel, also Wasser, erforderlich, der wesentlich über dem Anteil von Wasser liegt, der der stofflich und geschmacklich gewünschten Veränderung der Masse während des Prozeßablaufes zuträglich ist.

Abgesehen von im Kakao auch noch nach dem Rösten vorhandenem Wasser, das es bis auf den zulässigen Gehalt im Endprodukt auszutreiben gilt, muß also noch der demgegenüber sehr hohe und mit der Zuckerlösung eingebrachte Wasseranteil ausgetrieben werden, d. h, die erstrebten Vorteile einer kontinuierlichen Verfahrensweise unter Vermeidung schwerer Maschinen mit der Möglichkeit, jeden gewünschten Endwassergehalt zu erreichen, kann nur durch einen entsprechend hohen Energieaufwand erreicht werden, wobei völlig offen bleibt und offen gelassen ist, welche Auswirkung die von vornherein vorgesehene »Überwässerung« auf das Aroma des Endproduktes hat, die auch gegeben ist, wenn für Milchschokolade der Zucker in Milch aufgelöst wird. Es ist nämlich eine allgemein bekannte Tatsache, daß bei solchen auszutreibenden hohen Wassermengen auch unvermeidlich erwünschte Aromenanteile mit erfaßt und beim Verdampfen mit ausgetragen werden. Die angestrebte Kontinuierlichkeit und Erzielbarkeit jedes gewünschten Endwassergehaltes wird also nicht nur auf Kosten eines hohen Energieaufwandes erreicht (siehe Seite 5 unten der DT-OS 16 92 389: »Durch Steuern der Durchsatzmenge bzw. der Heiztemperatur ist es möglich...«), sondern auch auf Kosten des Aromas des Endproduktes.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung der an sich bekannten Gegebenheit, daß Wasser gewissermaßen als Schleppmittel für das Entfernen von Schadaromen dienen kann, ein Verfahren zu schaffen, um gezielt das Entfernen solcher Schadaromen mit Hilfe von Wasser zu ermöglichen und um damit die anschließenden Behandlungsstufen, insbesondere das Conchieren von Schokoladenmassen, in ihrer Dauer und damit auch bezüglich des Endenergieaufwandes reduzieren zu können.

so Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren für den genannten Zweck nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Masse das Zuschußwasser in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtdurchsatzmenge, kontinuierlich eingeimpft und in dieser während des Weitertransportes, aber vor der Ausbreitung zu einer dünnen Schicht durch Emulgieren feinstverteilt wird.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren basiert also auf der Vereinigung zweier wesentlicher Merkmale, nämlieh Festlegung der einzuemulgierenden Wassermenge und der zwingenden Feinstverteilung des Wassers durch Emulgieren zeitlich vor dem Entgasen der Masse in dünner Schicht.

Diese beiden neuen Verfahrensmerkmale in Kombination erlauben es, eine hohe Qualitätskonstanz bezüglich des Endproduktes bei großer Schwankungsbreite des Ausgangsproduktes zu erzielen.
Die Ausgangsprodukte unterliegen nämlich in der

Regel großen Schwankungen bezüglich Provenienz, Qualitätsstufe und jener Art der Vorbehandlung, welche sie bis zum Einsatz im beanspruchten Verfahren durchlaufen haben (Fermentieren, Rösten etc.). Über die einzuimpfende Wassermenge hat es der Fachmann in der Hand, eine gezielte Entgasung von schlechten Aromastoffen vorzunehmen, wodurch das spezifische Kakaoaroma freigesetzt wird und voll zur Entfaltung kommt. Über die Wasserzugabe kann der Fachmann gewissermaßen die gewünschte Aromastufe ansteuern.

Zur erfolgreichen Durchführung des Verfahrens ist es zwingend erforderlich, die eingeimpfte Wassermenge durch Emulgieren feinst zu verteilen. Ein bloßes Zudosieren des Wassers ohne Emulgieren vor dem Entgasen führt nicht zum gezielten Entgasen unerwünschter Aromakomponenten.

Die Vereinigung der beiden Merkmale führt zu einem überraschenden technischen Effekt, nämlich dem, daß es erstmals möglich ist, die Entgasung der Kakaomasse in Anpassung an die Qualitätsschwankungen Jer jeweiligen Ausgangsmasse gezielt vorzunehmen. Dieser Effekt läßt sich organoleptisch nachweisen und ist durch vergleichende gaschromatographische Untersuchungsmethoden zu belegen.

Der technische Fortschritt des Anmeldungsgegenstandes ist darin zu sehen, daß es nach dem Verfahren möglich ist, Rohstoffe schwankender Qualität zu einem einheitlichen Endprodukt gezielt weiterzuverarbeiten und eine gewünschte Vereinheitlichung des Geschmacks zu erreichen (Harmonisierung des Geschmacksprofils).

Testversuche haben gezeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Kakaomasse im Vergleich zu einer unbehandelten Kakaomasse eine deutliche Milderung der strengherben Geschmacksnote bewirkt und das kakaotypische Aroma stärker hervortritt.

Bei diesen Testversuchen hat sich auch gezeigt, daß bspw. ein nochmaliger Wasserzusatz in der gleichen Größenordnung zu bereits in gleicher Weise behandelter Masse gewissermaßen zu einer Überschreitung des Geschmacksoptimums führt, d. h. eine solche Behandlung bewirkt bereits eine starke Aromaverflachung.

Die Anwendung der genannten Verfahrensschritte bei kontinuierlicher Förderung der Masse ist insofern von wesentlicher Bedeutung, weil eine Wasserzugabe im Chargenbetrieb eine unverhältnismäßig längere Zeit für die Feinverteilung des Wassers in der Masse verlangt, wobei diese längere Zeit dem an sich unerwünschten, mit einer Viskositätssteigerung verbundenen Quellvorgang entgegenkommt. Durch die zur kontinuierlichen Masseförderung kontinuierliche Wasserzugabe, die in Rücksicht auf die relativ geringe Wassermenge eher als eine Impfung bezeichnet werden kann, ergibt sich vorteilhaft, daß (natürlich im Kontinuum) kleinste Mengen Wasser immer kleinen Mengen von Masse zugeteilt werden, wodurch kleine Mengen unmittelbar in die Emulgierstufe gelangen und diese, gewissermaßen bei strenger Strömungsführung, mit optimalem Effekt passieren können.

Für die einzelnen Verfahrensstufen stehen an sich bekannte Vorrichtungen zur Verfugung, wobei sich bekannte Mischer und bspw. Dünnschichtverdampfer ohne weiteres in Zusammenschaltung für einen kontinuierlichen Betrieb im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens einrichten ließen.

Vorzugsweise werden jedoch ein sogenannter statischer Mischer nach der DT-PS 21 30 134 für den Emulgiervorgang und für die Entgasungsphase eine Vorrichtung nach der DT-PS 15 57 184 verwendet.

Der Mischer nach der DT-PS 21 30 134 ist einerseits sowieso für einen kontinuierlichen Durchsatz bestimmt und führt zu einer ausgezeichneten Feinstverteilung des Wasserzusatzes in der Kakaomasse, und die Vorrichtung nach der DT-PS 15 57 184 arbeitet ebenfalls im kontinuierlichen Durchlauf in dünner Schicht, wobei durch die spezielle Ausbildung der Bearbcitungselemente ein ständiger Masseabhub aus der Schicht und ein Zurückschlagen der Masse auf die Schichtträgerfläche bewirkt wird, so daß also sehr gute Voraussetzungen für eine intensive Entgasung entweder durch Belüftung oder durch Anlegen eines Vakuums (insbesondere bei der entsprechenden Behandlung von Kakaobutter) gegeben sind.

Der Kakaomasse wird in dieser Vorrichtung erwärmte Luft durch den hohlen Rotor in den Ringraum zwischen Stator und Rotor zugeführt, wobei die Luft im Gegenstrom von unten nach oben turbulent die Massepartikelchen bestreicht und mit den Schadaromen und Feuchtigkeit beladen abgeführt wird.

Bei Behandlung von Kakaobutter wird demgegenüber der Innenraum der Vorrichtung unter Vakuum gesetzt, um den Verdampfungsvorgang des Wassers zu intensivieren. Das Anlegen eines Vakuums empfielt sich in diesem Falle deshalb, weil die Behandlungsatmosphäre bei Kakaobutter möglichst frei von Sauerstoff sein soll, um unerwünschte Veränderungen des Fettes zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an Hand der zeichnerischen schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer für die Durchführung des Verfahrens bestimmten Anlage näher erläutert.

Die Darstellung verdeutlicht schematisch die räumliche Anordnung der Einzelelemente der Anlage zueinander, wobei mit 1 eine Förderleitung, mit 2 ein Aufgabegefäß, mit 3 ein Abnahmegefäß, mit 4 eine Förderpumpe, mit 5 ein Mischer, mit 6 ein in diesem Beispiel zweifach vorgesehener Dünnschichtbelüfter, mit 7 ein Wasservorratsgefäß und mit 8 eine Dosierpumpe bezeichnet sind.

Die Fördereinrichtungen von Masse und Wasser sind mit Pfeilen angedeutet. Die gestrichelte Linie, die hinter der Förderpumpe 4 in die Leitung 1 mündet, gibt lediglich an, daß die Zudosierung des Wassers auch hinter der Förderpumpe 4 erfolgen kann.

Die Aufnahme- und Abnahmegefäße 2, 3 sind als fahrbare und an die Förderleitung anschließbare Massebehälter ausgebildet. Die Dosier- und die Förderpumpe bedürfen keiner speziellen Beschreibung, da hierfür ohne weiteres handelsübliche Pumpen zur Verfugung stehen.

Der in diesem Fall benutzte Mischer 5 benötigt keinen motorischen Antrieb, da die Masse, von der Pumpe 4 gefördert, durch diesen statischen Mischer hindurchgeführt wird.

Die Dünnschichtbelüfter 6 bestehen jeweils aus einem Rohr, das mit einem warmwasserführenden Mantel umgeben sein kann, und einer konzentrisch zu dem Rohr angeordneten stehenden Welle, die in diesem Beispiel im eigentlichen Arbeitsbereich als Hohlwelle ausgebildet ist. Im unteren Bereich geht das Rohr in eine Auslaufschräge für die behandelte Masse über. Die flüssige Masse wird durch die Förderleitungen bspw. in eine Überlaufrinne geleitet, aus der sie bei entsprechender Massezufuhr über den Überlaufrand als Film auf die Rohrinnenwandung gelangt. An dieser Innenwand

streichen ständig mit relativ hoher Geschwindigkeit auf dem Umfang der Hohlwelle verteilt angeordnete Schäl- und Schleuderelemente entlang, die auf die gesamte Länge der Welle etagenförmig übereinander verteilt angeordnet sind. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die als Film längs der Rohrinnenwandung nach unten laufende Masse von den Schälmundstücken aufgenommen und aufgrund des sich einstellenden Staudruckes zur nach unten weisenden Sprühöffnung gedrückt und von dort wieder gegen die Rohrinnenwandung abgeschleudert wird, wobei die Masseteilchen einen etwa spiralförmigen Weg nehmen, bis sie auf die Wandung auftreffen. Durch diesen Vorgang wird also die Masse ständig von der Rohrinnenwandung abgehoben und etwas tiefer wieder gegen die Rohrinnenwandung geschleudert, was mit einer ständigen Durchmischung, Zerteilung und Umschichtung der Masse verbunden ist, aber auch mit einer intensiven Belüftung, da ständig durch den zylindrischen Ringraum Luft hindurchgesaugt oder -gedrückt wird.

Diese Vorrichtung wird jeweils durch Anordnung einer Absaughaube mit Gebläse für eine Belüftung eingerichtet oder als Vakuumkammer entsprechend abgedichtet, wobei für den Masseauslauf eine Schleuse vorgesehen werden muß.

Nachfolgend werden Ergebnisse von durchgeführten Vergleichsversuchen angeführt, wobei der Versuch A allein mit den Dünnschichtbelüftern 6 ohne zusätzliche Wasserzugabe gefahren wurden, während bei dem Versuch B Wasser zugesetzt und mittels des Mischers 5 jo mit der Masse emulgiert wurde.

Kakaomasse: Mischung aus drei verschiedenen Kakaosorten, konventionell geröstet und vermählen auf 70 bis 90 μΐη als Ausgangsprodukt.

35 Untersucht wurden:

A) Einfluß der Verweilzeit (ein- bzw. mehrfacher Durchsatz durch den Dünnschichtbelüf'ter 6)

B) Einfluß der künstlichen Wasseranreicherung der Kakaomasse vor Eintritt in den Dünnschichtbelüfter 6 auf die stofflichen und sensorischen Eigenschaften der Kakaomasse

Gefahren wurde bei beiden Versuchsreihen (A und B) mit einem Durchsatz von 660 kg/h Masse und einer mittleren Temperatur der Masse von «80°C; hierbei betrug die Eintrittstemperatur der Masse in den Dünnschichtbelüfter «65° C. Die mittlere Verweilzeit pro einmaliger Passage durch den Dünnschichtbelüfter betrug « 2 min.

Die gleiche Kakaomasse wurde dreimal hintereinander durch den Dünnschichtbelüfter durchgesetzt und dabei folgende Ergebnisse registriert:

Wassergehalt der Ausgangsmasse = 1,51 Gew.-%

Änderung des Wassergehaltes in Gew.-"
Ausgangswertes

des nach der 1. Passage von 1,51 auf 0,63 = 58,2%
nach der 2. Passage von 0,63 auf 0,47 = 6,9%
nach der 3. Passage von 0,47 auf 0,38 = 5,95%

Die Reduzierung der leichtflüchtigen Stoffe änderte sich etwa im gleichen prozentualen Verhältnis wie die Wasserabnahme.

Sensorische Beurteilung:

Die schlechten Geruchs- und Geschmacksstoffe nahmen nach dem 1. Durchgang durch den Dünnschichtbelüfter am stärksten ab, wobei das typische Kakaoaroma ausgeprägter hervortritt.
Beim 2. Durchgang wurde ein harmonisches, kakaotypisches Geschmacksprofil erreicht.
Der 3. Durchgang hingegen brachte bereits eine starke geschmackliche Abflachung der Kakaomasse. Der 2. Durchgang lieferte unter den gegebenen Voraussetzungen also das geschmacklich optimale Ergebnis.

1) Die gleiche Ausgangsmasse wie unter A wurde über den statischen Mischer um «0,5% H₂O angereichert (von 1,51% auf 2,0%) und in den Dünnschichtbelüfter eingespeist.

Ergebnis:

Änderung des Wassergehaltes in Gew.-% des Ausgangswertes von 2,0 auf 0,49 = 75,5%.

2) Die gleiche Ausgangsmasse wie unter A wurde wie vor um «1,0% H2O angereichert (von 1,51 auf 2,5%) und in den Dünnschichtbelüfter eingespeist.

Ergebnis:

Änderung des Wassergehaltes in Gew.-% des Ausgangswertes von 2,5 auf 53,6%.

Sensorische Beurteilung:

Die schlechten Geruchs- und Geschmacksstoffe nahmen bei beiden Behandlungen (B 1 und B 2) stark ab.

Der sensorische Befund zeigt im Falle B 1 eine deutliche Milderung der strt :ig herben Geschmacksnote und ein Hervorheben des kakaotypischen Aromas. Bei B 2 hingegen war das Geschmacksoptimum bereits geringfügig überschnitten.

Ein Wasserzusatz von >0,5 bis <1% ist demnach hinsichtlich Geschmacksverbesserung etwa äquivalent der Behandlung gemäß A — 2. Passage.

Auf die Praxis bezogen heißt dies, daß bei Fahrweise B die doppelte Kapazität gegenüber Fahrweise A (2 Durchgänge) zur Verfugung stehen bzw. nur die halben Investitionskosten anfallen. Da die Gesamtenergieaufnahme in beiden Fällen (A und B) pro Passage in gleicher Größenordnung liegen, halbieren sich in etwa auch die Energiekosten im Falle B.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunpen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Entfernung von Schadaromen bei der kontinuierlichen Behandlung von Kakaomassen unter Anwendung einer Dünnschichtausbreitung der Zuschußwasser aufweisenden Masse, wobei die Schadaromen unter ständiger mechanischer Störung der Dünnschicht aus dieser ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse das Zuschußwasser in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtdurchsatzmenge, kontinuierlich eingeimpft und in dieser während des Weitertransportes, aber vor der Ausbreitung zu einer dünnen Schicht durch Emulgieren feinstverteilt wird.